课程大纲

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矿物表面物理化学

课程编码:070901M04006H 英文名称:Surface physicochemistry of Minerals 课时:51 学分:3.00 课程属性:专业核心课 主讲教师:何宏平等

教学目的要求
本课程为矿物学专业研究生的学科基础课。它是在结晶学和矿物学、结构化学、物理化学等基础课程教学基础上进行的。通过本课程的学习,要求学生熟悉和掌握矿物的表面特征与反应性,矿物成分、结构与表面性能之间的相互关系,矿物表-界面反应的主要过程与反应机制,矿物表面研究的主要方法,矿物表面修饰与性能调控的主要技术,矿物表面反应性在相关领域中的应用等方面的基础与前沿知识。

预修课程
结晶学与矿物学、结构化学、物理化学、普通地质学

大纲内容
第一章 晶体化学基础 6学时 魏景明
第1节 晶体及其基本性质
第2节 晶体的宏观对称
第3节 坐标系和晶面符号
第4节 单形与聚形
第5节 晶体结构与晶体化学
第二章 矿物学基础 6学时 魏景明
第1节 矿物与矿物学的概念
第2节 矿物的化学成分形态物性
第3节 矿物的分类及命名
第4节 矿物个论(自然元素,硫化物,氧化物)
第5节 含氧盐大类一(硅酸盐矿物)
第6节 含氧盐大类二(其他含氧盐矿物);卤化物矿物
第三章 矿物表面与表面反应性 6学时 魏景明
第1节 矿物表面的组成、结构与表面基团特征
第2节 典型矿物表面化学组成与结构、矿物表面基团类型
第3节 典型矿物表面反应的主要类型与反应机理
第四章 矿物表面修饰语性能调控 6学时 魏景明
第1节 矿物资源在相关领域中的应用及其原理
第2节 矿物结构与表面性能调控的主要方法与原理
第3节 典型矿物的结构与表面性能调控及其微观反应机制
第五章 矿物表面表征技术 12学时 魏景明
第1节 矿物表面研究常用仪器表征方法
第2节 矿物表面结构分析方法
第3节 矿物表面形貌、组成与结构分析方法
第六章 矿物-环境污染物界面作用/环境矿物学 6学时 魏景明
第1节 矿物的环境属性
第2节 矿物纳米颗粒及其环境效益
第3节 环境矿物材料及其污染修复
第七章 矿物与微生物相互作用 6学时 魏景明
第1节 绪论
第2节 微生物学基础
第3节 研究方法
第4节 微生物风化作用
第5节 微生物-矿物界面电子传递
第6节 酸性矿山废水
第八章 矿物学进展与展望 3学时 魏景明
第1节 矿物学研究新进展
第2节 新技术、新方法在矿物学研究中的应用

参考书
1、 1.系统矿物学 2.结晶性导论 3.矿物学导论 4.结构矿物学 5. Manual of Mineralogy 6. Handbook of clay Science 7. The iron oxides: Structure、Properties、 Reactions、Occurrences and Uses 8. Clay surfaces:Fundamentals and Applications 9. Nanoparticals and the Environmental 10. Applications of Synchrotron Radiation in Low Temperature Geochemistry and Environmental Science 1.王璞、潘兆橹、翁玲宝 2.罗谷风 3.赵明 4.秦善 5. Cornelis Klein & Cornelius S. Hurlbut、 Jr. 6. Bergaya、 F. and Lagaly、 G 7. Cornell、 R. M 8. Wypych、 F. and satyanarayana K. G 9. Jillian、 F. Banfield and Alexandria、 Navrotsky 10. Paul Fenter 1.1982 2.2010 3.2010 4.2011 5.1993 6.2013 7.2003 8.2004 9.2001 10.2002 1.地质出版社 2.地质出版社 3.地质出版社 4.北京大学出版社 5. New York: John Wiley & Sons 6. Elsevier 7. Willy-VCH 8. Elsevier 9. Review in Mineralogy 10. Review in Mineralogy

课程教师信息
何宏平,1967年10月出生,汉族,浙江东阳人,中共党员,研究员,博士生导师。1989年毕业于南京大学地质系,1991年和1999年分别在中科院地球化学所和中科院地质所获矿物学硕士和博士学位。2003-2004年在法国国立科技大学(INSA-Lyon)从事博士后研究工作,2005年为澳大利亚昆士兰理工大学访问学者。2006年8月至2009年4月任研究所科技处处长;2009年4月至2010年3月任所长助理兼科技处处长;2010年3月起任副所长兼纪委书记;2015年7月起任党委副书记(主持工作)兼副所长;2016年5月起任党委书记兼副所长。

兼任国际粘土矿物协会(Contributions and Membership Committee, Clay Minerals Society)委员、亚洲粘土协会(Asian Clay Society)主席、中国矿物岩石地球化学学会副理事长、《Clays and Clay Minerals》和《Solid Earth Sciences》副主编,《Applied Clay Science》、《Journal of Asian Earth Sciences》、《矿物学报》、《矿物岩石地球化学通报》等学术期刊编委。曾获国家杰出青年基金(2007)。曾获广东省科学技术一等奖(排名第一)、法-中科学与应用基金会(FFCSA)首届“吉尔卡恩奖”、“南粤百杰”、“丁颖科技奖”、“侯德封奖”、“青年地质科技奖(金锤奖)”、“中国硅酸盐学会青年科技奖”、“中国科学院优秀研究生导师”、“朱李月华优秀导师奖”、“全国优秀科技工作者”。

主要研究领域为:粘土矿物学、环境矿物学、矿物结构与矿物化学、矿物表面物理化学、矿物材料。已发表SCI论文200多篇,出版专著1部,获国家发明专利18件,SCI他引6000多次(HI=44),相关论文入选“中国百篇最具影响国际学术论文”;在Clays and Clay Minerals、Applied Clay Science、Mineralogy and Petrology、Journal of Nanoscience and Nanotechnology主编专集5部;入选美国信息科学研究所基本科学指数地学高引用率科学家目录和Elsevier中国高被引学者(地球和行星科学领域排名第12(2015, 2016))。
朱建喜,主要从事表面矿物学研究,考察矿物表/界面纳米级微观结构与分子/原子级微环境对矿物-水界面反应性的影响,取得了系列创新成果。发表学术论文230多篇,其中SCI论文182篇(第一作者/通讯作者论文41篇),3篇论文入选TOP 1%论文,入选ISI高引用率科学家名录,SCI他引4400多次(H-index为39,ISI数据);客座编辑组织国际刊物专刊4辑;获授权国家发明专利13件;曾获2007、2018年度广东省科学技术一等奖2项、教育部自然科学一等奖、二等奖、“侯德封奖”等多项荣誉和奖励;现任Clays and Clay Minerals和《地球化学》副主编、Mineral、Scientific Reports等三个国际期刊的编委;中国矿物岩石地球化学学会矿物物理矿物结构专业委员会副主任委员。2018年获国家杰出青年科学基金。
朱润良,1979年8月生,湖南汝城人,中科院广州地球化学研究所研究员。获国家自然科学基金优秀青年基金资助,入选英国皇家学会“牛顿高级学者”和“牛顿国际学者”、广东省“特支计划”科技创新领军人才。2002年毕业于沈阳航空工业学院安全工程系,获学士学位;2007年毕业于浙江大学环境与资源学院,获博士学位;2009年由英国皇家学会牛顿奖学金资助,在英国巴斯大学化学系开展研究工作。 主要从事纳米矿物与环境污染物的表界面反应性、人类活动的矿物响应、新型矿物纳米功能材料的研发及应用等领域的研究工作。在Appl Catal B, J Mater Chem A, Environ Sci & Technol,J Phy Chem A/C, Chem Geol, Clay Clay Miner, Appl Clay Sci等期刊发表SCI论文130余篇(第一/通讯作者60余篇),获授权国家发明专利8项。指导博士研究生多人次获得“中国科学院院长特别奖”或“中国科学院院长优秀奖”。
魏景明,女,博士,高级工程师。1973年9月生。1999年进入桂林工学院任讲师,主要从事结晶学及矿物学教学工作。2009年博士毕业于中国科学院广州地球化学研究所,博士论文主要开展计算机模拟矿物微结构和矿物吸附有机物特征的模拟研究。2009年留所任工程师。2011年9月任高级工程师。目前主要负责本所矿物结构与形貌所级平台中X射线衍射仪、同步热分析仪、比表面与孔径分析仪、红外光谱仪和ZETA电位仪的日常维护、分析测样工作。开展物相检测分析、矿物与岩矿鉴定及矿物结构分析、矿物热分析及矿物振动光谱分析。为本所研究生开设结晶学与矿物学、粘土矿物学两门课程。已发表SCI论文11篇,获得国家发明专利2项。
梁晓亮,男,1984年出生。现为中国科学院矿物学与成矿学重点实验室副研究员,广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室副主任,硕士生导师,研究领域为矿物结构与表-界面反应性。2007年毕业于华南师范大学,获环境科学学士学位。2012年6月毕业于中国科学院广州地球化学研究所,获矿物学博士学位。2014年10月晋升为副研究员。期间,于2010年9月至2011年9月获国家留学基金委资助赴美国加州大学河滨分校进行合作研究。近5年主持国家自然科学基金3项,发表SCI论文近60多篇,其中以第一作者/通讯作者在Chemical Geology,Angewandte Chemie International Edition,Applied Catalysis B-Environmental,The Journal of Physical Chemistry C,Applied Clay Science等国际主流刊物发表SCI论文22篇(JCR一区期刊16篇),相关论文SCI他引850多次,获授权发明专利多件。曾获广东省自然科学奖一等奖(2018)、第17届侯德封矿物岩石地球化学青年科学家奖(2018)、中国科学院院长特别奖(2012)、中国科学院大学优秀博士论文奖(2014)和上海同济高廷耀环保技术发展基金会“青年博士杰出人才奖”(2012),入选广东省特支计划“百千万工程青年拔尖人才”(2017),中国科学院青年创新促进会优秀会员(2018)和广州市“珠江科技新星”(2018)。